TW201807407A - Ｘ射線檢查裝置、ｘ射線薄膜檢查方法及搖擺曲線測定方法 - Google Patents

Ｘ射線檢查裝置、ｘ射線薄膜檢查方法及搖擺曲線測定方法 Download PDF

Info

Publication number
TW201807407A
TW201807407A TW106123663A TW106123663A TW201807407A TW 201807407 A TW201807407 A TW 201807407A TW 106123663 A TW106123663 A TW 106123663A TW 106123663 A TW106123663 A TW 106123663A TW 201807407 A TW201807407 A TW 201807407A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
ray
sample
rays
rocking curve
irradiation unit
Prior art date
Application number
TW106123663A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI755409B (zh
Inventor
尾形潔
表和彥
吉原正
伊藤義泰
本野寬
高橋秀明
杵渕隆男
樋口明房
梅垣志朗
淺野繁松
山口僚太郎
洞田克隆
神戶亮
立財 姜
鮑里斯 韋爾曼
Original Assignee
理學股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 理學股份有限公司 filed Critical 理學股份有限公司
Publication of TW201807407A publication Critical patent/TW201807407A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI755409B publication Critical patent/TWI755409B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/20—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
    • G01N23/20008—Constructional details of analysers, e.g. characterised by X-ray source, detector or optical system; Accessories therefor; Preparing specimens therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/20—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
    • G01N23/20008—Constructional details of analysers, e.g. characterised by X-ray source, detector or optical system; Accessories therefor; Preparing specimens therefor
    • G01N23/20016—Goniometers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/20—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
    • G01N23/207—Diffractometry using detectors, e.g. using a probe in a central position and one or more displaceable detectors in circumferential positions
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B15/00—Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons
    • G01B15/02—Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons for measuring thickness
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/20—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/20—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
    • G01N23/20008—Constructional details of analysers, e.g. characterised by X-ray source, detector or optical system; Accessories therefor; Preparing specimens therefor
    • G01N23/20025—Sample holders or supports therefor
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
    • G21K1/06—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diffraction, refraction or reflection, e.g. monochromators
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K5/00—Irradiation devices
    • G21K5/02—Irradiation devices having no beam-forming means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/10—Different kinds of radiation or particles
    • G01N2223/101—Different kinds of radiation or particles electromagnetic radiation
    • G01N2223/1016—X-ray
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/60—Specific applications or type of materials
    • G01N2223/61—Specific applications or type of materials thin films, coatings
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/60—Specific applications or type of materials
    • G01N2223/611—Specific applications or type of materials patterned objects; electronic devices
    • G01N2223/6116—Specific applications or type of materials patterned objects; electronic devices semiconductor wafer

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

本發明之X射線檢查裝置中，X射線照射單元40，包含將特性X射線朝縱向聚光之第1X射線光學元件42、及將特性X射線朝橫向聚光之第2X射線光學元件43。第1X射線光學元件42，係由具有高結晶性之結晶材料構成。此外，第2X射線光學元件43，係由多層膜鏡構成。

Description

X射線檢查裝置、X射線薄膜檢查方法及搖擺曲線測定方法
本發明係關於一種X射線檢查裝置及其方法，其適合於半導體製造領域等之、製造多層膜構造之元件之技術領域，其中，該多層膜構造係於基板上層積有多層之薄膜。
半導體等之在基板上層積有多層薄膜之多層膜構造之元件之特性，係根據成膜之薄膜之膜厚、密度、結晶性等之狀態而變化。近年來，隨著該等元件之微細化、積體化之進程，此傾向變得更明顯。因此，要求有一種能正確地測定成膜後之薄膜之狀態之薄膜檢查裝置。
作為此種之檢查裝置，先前已知有截面穿透式電子顯微鏡(TEM)之直接測量、利用光干涉或橢圓偏振技術(ellipsometry)之膜厚檢查裝置、或光音響式裝置等。實際上，於截面穿透式電子顯微鏡(TEM)中，不能組入於線上製造步驟而即時對檢查對象之薄膜進行檢查，而且為了檢查用而自生產線抽取之產品，會於檢查後被丟棄。此外，利用光干涉或橢圓偏光儀之膜厚檢查裝置、或光音響式裝置，雖適合於線上，但對數nm之薄膜之測定，仍精度不足。
對半導體元件廠商而言，被丟棄之檢查用晶圓(空 片：blanket wafer)，會在成本面上造成極大之負擔。尤其近年來，隨著半導體晶圓之大口徑化之進程，花費於一片之空片之成本，也越來越高價化。
本案申請人鑑於此種之情狀，首先提出了一種X射線薄膜檢查裝置(參照專利文獻1)，其組入於成膜產品之製造步驟中，直接檢查產品本身，不僅不用丟棄晶圓，而且即使為數nm之薄膜，仍可以充分之精度進行檢查。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開2006-153767號公報
專利文獻2：日本專利特開2013-210377號公報
專利文獻3：國際公開WO2004/114325號
[非專利文獻]
非專利文獻1：X-ray thin-film measurement techniques,VIII. Detectors and series summary/page8, The Rigaku Journal, 28(1), 2012
非專利文獻2：X射線繞射同時測定裝置之組合磊晶薄膜之高產量分析/Journal of the Vacuum Society of Japan Vol. 54(2011) No.11
非專利文獻3：A Convergent Beam, Parallel Detection X-ray Diffraction System for Characterizing Combinatorial Epitaxial Thin Films/Proc. SPIE 3941, Combinatorial and Compostion Spread Techniques, in Materials and Device Development, 84(May 17, 2000); doi:10. 1117/12. 385416
並且，於現今之尖端LSI(Large Scale Integration，大型積體電路)之技術領域中，使用被稱為應變矽(strained silicon)之材料之技術，已成為主流，該應變矽係藉由於Si(矽)結晶上薄層地生長添加有Ge(鍺)之GeSi(矽化鍺)層，再於此層上設置Si結晶層，而使Si之結晶應變，以提高電子之移動度。
此外，於光元件及高速元件等之技術領域中，已經在使用GaAs(砷化鎵)等之III-V族化合物半導體或GaN(氮化鎵)等之II-IV族化合物半導體，其等可控制能隙(bandgap)，且電子移動度大。因此，期能開發一種X射線檢查裝置，其可應對構成閘極之GeSi薄膜或化合物半導體薄膜之膜厚或組成之分析，並且還可應對分布於GeSi薄膜或化合物半導體薄膜之應變之解析等。
可應對該等用途之X射線檢查裝置，需要有可檢測微小之角度單位之繞射X射線之強度變化之極高之角度解析度。因此，本案申請人經對之前提出之X射線薄膜檢查裝置反復地進行改良，進而完成了還具備極高之角度解析度之X射線檢查裝置。
此外，近年來，要求能對半導體晶圓之表面上之極小之檢查區域照射大強度的X射線而實施薄膜測定。於半導體製造步驟中，於一片晶圓上排列配置有多個晶片，且藉由光微影技術同時進行加工製作。
在此，於晶片與晶片之間配置有被稱為刻線之寬度約80μm以下之帶狀區域，於完成元件步驟之後，最後藉由切割而切 斷後，分割成一個個之晶片。於此刻線上配置有多個檢查用之區域。由於只能配置於刻線上之有限之面積上，因此變成約50μm2之微小區域，為了能於此區域內進行X射線檢查，作為半導體檢查裝置，極為重要。
因此，本發明之目的，在於提供一種X射線檢查裝置，其不僅具備極高之角度解析度，並且可使大強度之X射線聚光於極小之區域，而以高精度進行測定。並且，本發明之目的，在於提供一種使用上述X射線檢查裝置之新穎之X射線薄膜檢查方法及搖擺曲線測定方法。
亦即，本發明之X射線檢查裝置，其具備：試樣台，其配置檢查對象之試樣；圖像觀察手段，其觀察配置於試樣台之試樣之圖像；定位機構，其根據由圖像觀察手段觀察之試樣之圖像觀察結果而進行控制，且使試樣台朝在水平面上正交之2個方向、高度方向及面內旋轉方向移動；角度計(goniometer)，其具有第1、第2迴旋構件，該等第1、第2迴旋構件，係以與配置於試樣台之試樣之表面相同之平面內所包含之旋轉軸為中心，沿與該試樣之表面垂直之假設平面分別獨立地迴旋；X射線照射單元，其搭載於第1迴旋構件，且將特性X射線朝設定在與配置於試樣台之試樣之表面相同之平面內之檢查位置聚光且照射；及X射線檢測器，其搭載於第2迴旋構件。
其中，X射線照射單元，其包含：X射線管，其產生X射線；及X射線光學元件，其供自X射線管放射之X射線入射，且僅取出特定波長之特性X射線，並使該取出之特性X射線朝預 先設定之檢查位置聚光。
並且，X射線光學元件，其包含：第1X射線光學元件，其在與試樣之表面正交且包含光軸之假設之垂直面內，以高度逐漸縮小之方式對特性X射線進行聚光；及第2X射線光學元件，其在與假設之垂直面正交且包含光軸之假設之平面內，以寬度逐漸縮小之方式對特性X射線進行聚光。
上述構成之本發明之X射線檢查裝置，係使自X射線管放射之X射線入射於第1X射線光學元件及第2X射線光學元件，且藉由該等第1X射線光學元件及第2X射線光學元件，使入射X射線單色化後朝檢查位置聚光，因此可朝檢查位置照射大強度之特性X射線。
其中，第1X射線光學元件，可由具有高結晶性之結晶材料構成。此外，第2X射線光學元件，係可由多層膜鏡構成。藉由以具有高結晶性之結晶材料構成第1X射線光學元件，自此結晶材料反射之特性X射線之發散角度小，藉此，可於X射線檢查中獲得高的角度解析度。
於上述本發明之X射線檢查裝置中，較佳為，第1X射線光學元件，係由固有之搖擺曲線寬度為0.06°以下之結晶材料構成。如此藉由使用自以具有高結晶性之結晶材料構成之第1X射線光學元件取出之特性X射線，可於X射線檢查中獲得0.06°以下之高的角度解析度。而且，根據上述構成之第1X射線光學元件，例如，也可於檢查位置將特性X射線之高度尺寸設定為100μm以下、較佳為50μm以下。
此外，較佳為，X射線照射單元，包含聚光角度控制 構件，其控制與試樣之表面正交且包含光軸之假設之垂直面內之特性X射線之聚光角度。此聚光角度控制構件，例如，可由狹縫構件構成，其具有使以第1X射線光學元件聚光之特性X射線穿過任意之寬度之狹縫。藉由聚光角度控制構件而減小特性X射線之聚光角度，可減低構成X射線照射單元之光學系統之球面像差，藉此可減小X射線之聚光面積。
較佳為，X射線照射單元，係設定為將X射線管、X射線光學元件、及狹縫構件之各構成要素內置於單元本體之構成，該單元本體係搭載於第1迴旋構件且可迴旋。如此，藉由將各構成要素集中內置於單元本體內，以使朝第1迴旋構件之設置作業變得容易，從而可容易且柔軟地應對各種之X射線檢查之態樣。
此外，較佳為，X射線檢測器，係由一維X射線檢測器或二維X射線檢測器構成。藉由設定為將藉由上述之X射線光學元件而獲得之小聚光角度且高解析度之聚光X射線，再藉由聚光角度控制構件較小地限制此聚光角度而照射於試樣，並以一維X射線檢測器或二維X射線檢測器檢測自試樣反射之X射線之構成，可對流動於半導體製造線之半導體晶圓迅速且高精度地執行X射線薄膜檢查方法。
其次，本發明之X射線薄膜檢查方法，係將流動於半導體製造線之半導體晶圓作為檢查對象之試樣，且使用上述構成之X射線檢查裝置，用以檢查成膜於半導體晶圓之表面之薄膜者，其特徵在於：於半導體晶圓之表面預先設定可藉由圖像觀察手段辨識之特徵點(unique point)，且將該特徵點作為基準，設定X射線薄膜檢查之被測定部位之位置資訊，且包含以下之(a)~(c)之步驟。
(a)藉由圖像觀察手段，對配置於試樣台之半導體晶圓，辨識設定於其表面之特徵點之步驟。(b)將藉由圖像觀察手段辨識之特徵點作為基準，且根據被測定部位之位置資訊，控制定位機構而使試樣台移動，將被測定部位定位於檢查位置之步驟。(c)自X射線照射單元將特性X射線聚光於檢查位置而執行X射線檢查之步驟。
如此，根據本發明之X射線薄膜檢查方法，可使用上述之X射線薄膜檢查方法，對流動於半導體製造線之半導體晶圓，在線上執行適宜之X射線檢查。
其次，較佳為，本發明之X射線檢查裝置，除了上述構成外，更具備搖擺曲線測定手段，其對使薄膜結晶磊晶生長於基板結晶之試樣，執行搖擺曲線測定方法。
其中，搖擺曲線測定手段，具有執行以下之(i)~(iv)之操作(步驟1~4)之功能。(i)對試樣選定作為測定對象之晶格面(crystal lattice plane)(步驟1)。(ii)將選定之晶格面作為對象，於根據試樣中之基板結晶之布拉格角(bragg angle)而決定之相對於試樣表面之角度位置，配置X射線照射單元及X射線檢測器(步驟2)。(iii)將來自X射線照射單元之X射線照射於試樣表面，並藉由X射線檢測器檢測自試樣反射之繞射X射線之反射角度及強度(步驟3)。(iv)根據X射線檢測器檢測出之繞射X射線之反射角度及強度，求取搖擺曲線，且對與該搖擺曲線相關之資料進行解析(步驟4)。
此外，搖擺曲線測定手段，也可設定為具有執行以下之(I)~(VI)之操作(步驟A~F)之功能之構成。(I)對試樣選定2個等效之非對稱反射之晶格面(步驟A)。(II)將選定之一晶格面作為對 象，於根據試樣中之基板結晶之布拉格角而決定之相對於試樣表面之角度位置，配置X射線照射單元及X射線檢測器(步驟B)。(III)將來自X射線照射單元之X射線照射於試樣表面，並藉由X射線檢測器檢測自試樣反射之繞射X射線之反射角度及強度(步驟C)。(IV)將選定之另一晶格面作為對象，於根據試樣中之基板結晶之布拉格角而決定之相對於試樣表面之角度位置，配置X射線照射單元及X射線檢測器(步驟D)。(V)將來自X射線照射單元之X射線照射於試樣表面，並藉由X射線檢測器檢測自試樣反射之繞射X射線之反射角度及強度(步驟E)。(VI)根據X射線檢測器檢測出之繞射X射線之反射角度及強度，求取搖擺曲線，且對與該搖擺曲線相關之資料進行解析(步驟F)。
並且，搖擺曲線測定手段，也可設定為具有於上述(VI)之操作中，再執行以下之(VI-I)~(VI-IV)之操作(步驟F-1~F-4)之功能之構成。(VI-I)求取試樣之基板結晶上之繞射峰值、與該試樣之薄膜結晶上之2個等效之非對稱反射之繞射峰值的角度差(步驟F-1)。(VI-II)根據以上述(VI-I)之操作而求得之繞射峰值之角度差，算出關於試樣之薄膜結晶之晶格常數(步驟F-2)。(VI-III)根據關於試樣之薄膜結晶之已知之彈性常數及算出之晶格常數，計算薄膜結晶之應變、釋放薄膜結晶之應力之狀態下之晶格常數、薄膜結晶之組成及薄膜結晶之應力之至少一者(步驟F-3)。(VI-IV)輸出以上述(VI-III)之操作而獲得之計算結果(步驟F-4)。
其中，於上述操作(iii)或操作(v)中，較佳為設為以下構成，藉由聚光角度控制構件，將自X射線照射單元照射於試樣表面之X射線設定為2°以上之聚光角度，且將該2°以上之角度範圍 之X射線照射於試樣之表面，且X射線檢測器，係由一維X射線檢測器或二維X射線檢測器構成，且使自試樣反射之繞射X射線入射於該X射線檢測器，而檢測該繞射X射線之反射角度及強度。
此外，也可設定為使X射線照射單元，在與試樣之表面正交且包含光軸之假設之垂直面內搖動，朝試樣表面照射X射線之構成。自X射線照射單元出射之聚光X射線，只要於所有之角度範圍內皆為均勻之強度，即不會有問題，但不能否認實際上雖為些微之不同但仍存在有強度不均勻。因此，藉由使X射線照射單元搖動，以使對於入射角度之X射線強度分布均勻化，進而可實現高精度之搖擺曲線測定方法。
並且，也可設定為使X射線檢測器及X射線照射單元，在與試樣之表面正交且包含光軸之假設之垂直面內連動地進行掃描，且根據TDI(Time Delay Integration，時間延遲積分)模式之掃描方式，測定自試樣反射之繞射X射線之構成。如此，藉由使X射線照射單元及X射線檢測器在大的角度範圍內連動地進行掃描，即使為自X射線照射單元出射之聚光X射線之對於入射角度之強度分布大之情況、或來自基板結晶之繞射X射線之峰值角度與來自薄膜結晶之繞射X射線之峰值角度極大地分離之情況，仍可使朝試樣照射之X射線之強度均勻化，從而可實現高精度之搖擺曲線測定方法。
10‧‧‧試樣台
11‧‧‧彎曲導件
12‧‧‧搖動台
20‧‧‧定位機構
30‧‧‧角度計
31‧‧‧角度計本體
32‧‧‧第1迴旋臂
33‧‧‧第2迴旋臂
40‧‧‧X射線照射單元
41‧‧‧X射線管
42‧‧‧第1X射線光學元件
42a‧‧‧表面
43‧‧‧第2X射線光學元件
43a‧‧‧表面
44‧‧‧聚光狹縫
50‧‧‧X射線檢測器
60‧‧‧光學顯微鏡
100‧‧‧中央處理裝置(CPU)
101‧‧‧XG控制器
102‧‧‧圖像辨識電路
103‧‧‧聚焦控制器
104‧‧‧定位控制器
106‧‧‧角度計控制器
107‧‧‧計數控制電路
110‧‧‧記憶部
201‧‧‧操作部
202‧‧‧顯示部
203‧‧‧通信部
a1、a2、a3、a4‧‧‧X射線檢測器
a1‧‧‧X射線
a2‧‧‧特性X射線(聚光X射線)
b1、b2‧‧‧X射線
c1、c2‧‧‧X射線
f‧‧‧檢查位置
S‧‧‧試樣
Sa‧‧‧薄膜(結晶)
So‧‧‧基板結晶
圖1為顯示本發明之實施形態之X射線檢查裝置之整體構造之立體圖。
圖2A為顯示本發明之實施形態之X射線檢查裝置之整體構造之前視圖。圖2B為示意顯示附加有使試樣台以χ軸為中心而搖動之機構之構造例之側視圖。
圖3A為示意顯示本發明之實施形態之X射線照射單元之構成之前視圖。圖3B為仰視圖。
圖4為圖3A及圖3B所示之X射線照射單元之立體圖。
圖5A為放大顯示圖3A、圖3B及圖4所示之X射線照射單元所包含之第1X射線光學元件及第2X射線光學元件之前視圖。圖5B為仰視圖。
圖6A為示意顯示自X射線照射單元照射於半導體晶圓之檢查面之X射線之軌跡、及自該檢查面反射且入射於X射線檢測器之繞射X射線之軌跡之前視圖。圖6B為放大顯示圖6A之「檢查位置f」部分之俯視圖。
圖7為顯示本發明之實施形態之X射線檢查裝置之控制系統之方塊圖。
圖8為本發明之實施形態之X射線檢查裝置之控制流程圖。
圖9A為顯示習知之搖擺曲線測定方法之概要之示意圖，圖9B為顯示搖擺曲線之一例之圖。
圖10A及圖10B為顯示被組入本發明之實施形態之X射線檢查裝置之搖擺曲線測定手段所執行之搖擺曲線測定方法之概要之示意圖。
圖11為顯示搖擺曲線測定手段所執行之搖擺曲線測定方法之實施順序之流程圖。
圖12為顯示藉由X射線檢測器檢測出之繞射X射線之搖擺曲 線之圖。
圖13為示意顯示使GeSi薄膜結晶磊晶生長在Si基板結晶之表面時之晶格之狀態之圖。
圖14A、圖14B、圖14C為顯示搖動X射線照射單元而實施搖擺曲線測定方法之構成之示意圖。
圖15A、圖15B、圖15C為顯示分別掃描X射線照射單元及X射線檢測器而實施搖擺曲線測定方法之構成之示意圖。
圖16為顯示根據TDI模式之X射線檢測器之掃描方式之示意圖。
圖17為顯示被組入本發明之實施形態之X射線檢查裝置之倒置空間測定手段之倒置空間測定方法之概要之示意圖。
圖18為顯示倒置空間圖(Reciprocal Space Map)之一例之圖。
圖19為顯示座標轉換圖18之倒置空間圖之圖。
以下，參照圖式，對本發明之實施形態詳細地進行說明。
〔X射線檢查裝置之基本構成〕
圖1為顯示X射線檢查裝置之整體構造之立體圖，圖2A為該裝置之前視圖。X射線檢查裝置，具備試樣台10、定位機構20、角度計30、X射線照射單元40、X射線檢測器50、及包含CCD相機等之光學顯微鏡60。
於試樣台10之上面配置有作為檢查對象之半導體晶圓(試樣)，且藉由定位機構20所驅動。定位機構20，包含能朝水平面內之2直角方向(X、Y方向)移動自如之水平移動機構、能朝 與水平面正交之上下方向(Z方向)移動自如之昇降機構、及面內旋轉機構，且具有使試樣台10朝X、Y、Z方向移動並於面內旋轉，將配置於其上面之半導體晶圓上之任意之被測定部位以既定之朝向朝照射X射線之聚光位置進行定位之功能。
角度計30，係於角度計本體31上搭載有第1、第2迴旋臂(迴旋構件)32、33。各迴旋臂32、33，係以垂直於圖2A之紙面之軸(θS軸、θD軸)為中心，沿與試樣台之上面正交之假設平面分別迴旋。在此，將第1迴旋臂32之自水平位置之迴旋角度設為θS，將第2迴旋臂33之自水平位置之迴旋角度設為θD，而迴旋驅動各迴旋臂32、33。於以θS軸為中心而迴旋之第1迴旋臂32搭載有X射線照射單元40。此外，於以θD軸為中心而迴旋之第2迴旋臂33搭載有X射線檢測器50。
X射線照射單元40，具有將自X射線管產生之X射線單色化為特定波長之特性X射線並聚光於一個部位之功能。供來自X射線照射單元40之特性X射線照射之位置成為檢查位置，配置於試樣台10之上面之試樣之被測定部位，係藉由定位機構20而被朝此檢查位置定位。再者，檢查位置，係被設定在與配置於試樣台10之試樣之表面相同之平面內。
X射線檢測器50，係用於X射線反射率測定(XRR)、X射線繞射測定(XRD)、搖擺曲線測定、倒置空間測定(RSM)等之X射線薄膜檢查。根據X射線反射率測定，由於測定膜表面之反射X射線、與膜和基板之界面之反射X射線之干擾，而導出膜厚及密度，因此，可以獲得膜厚為埃格斯特朗(Angstrom)級之測定精度。
作為X射線檢測器50，例如，可使用對於入射X射 線之動態範圍寬之突崩光二極體(APD，avalanche photodiode)。此外，也可使用一維X射線檢測器或二維X射線檢測器，實施根據TDI(Time Delay Integration)模式或恆定模式(Still)之X射線反射率測定、搖擺曲線測定、倒置空間測定等。再者，關於X射線薄膜檢查中之TDI模式或靜止模式，於上述非專利文獻1已記載有說明。
再者，也可設定為將檢測器交換機構組入第2迴旋臂33，並搭載APD、一維X射線檢測器、二維X射線檢測器、閃光計數器(scintillation counter)等各種之X射線檢測器，且藉由檢測器交換機構而可切換利用X射線檢測器之構成。
光學顯微鏡60，係配置於自檢查位置朝水平方向錯開之位置，以避免與X射線照射單元40及X射線檢測器50之干擾。配置於試樣台10之試樣(例如，半導體晶圓)之被測定部位，係藉由定位機構20使試樣台10移動，而被配置於光學顯微鏡60之下方位置。並且，藉由自此位置朝檢查位置且朝水平方向移動，將試樣(例如，半導體晶圓)之被測定部位定位於檢查位置。
此外，如圖2B所示意顯示，也可設定為於X射線檢查裝置附加使試樣台10以χ軸為中心而搖動之χ軸搖動機構之構成。其中，χ軸係於載置在試樣台10之試樣S之表面上，與θS軸、θD軸正交之軸(即，朝圖2A之左右方向延長之軸)。並且，該等之θS軸、θD軸、χ軸之交點，係被定位於後述之檢查位置f上。χ軸搖動機構，係被構成為將搖動台12可搖動自如地組入彎曲導件11，且以未圖示之驅動馬達之驅動力，使搖動台12沿彎曲導件11搖動。設置於搖動台12之上部之試樣台10，係與搖動台12一體搖動。
藉由附加χ軸搖動機構，例如，可對AlGaN(氮化鋁 鎵)或AlInN(氮化鋁銦)之薄膜，執行以(002)、(101)之晶格面上之對稱反射為對象之搖擺曲線測定、以(204)之晶格面上之對稱反射為對象之倒置空間測定。此外，也可測定試樣之面內方向之晶格方位之誤差(扭轉分布，twist distribuation)。並且，可實施面內(In-Plane)繞射測定及面外(Out-of-Plane)繞射測定之兩者。
〔X射線照射單元之構成例〕
其次，參照圖3~圖6，對X射線照射單元詳細地進行說明。圖3~圖6所示之X射線照射單元40，係包含X射線管41、第1X射線光學元件42、第2X射線光學元件43、聚光狹縫44(狹縫構件)，作為構成要素。其等各構成要素，係內置於未圖示之單元本體。單元本體係設定為可搭載於第1迴旋臂32之緊密之尺寸形狀。再者，聚光狹縫44，僅顯示於圖6，於圖3及圖4中省略顯示。
X射線管41，例如，可使用靶子上之電子束焦點尺寸為Φ100μm左右之微小焦點X射線管球。作為靶子材料，可根據需要選擇銅(Cu)、鉬(Mo)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鎢(W)、鉻(Cr)、銀(Ag)、金(Au)等。尤其是，若使用銅(Cu)作為靶子材料，可藉由後述之第1、第2之X射線光學元件42、43，僅取出具有高的角度解析度之Cu-Kα1之特性X射線。因此，藉由朝試樣照射此Cu-Kα1之特性X射線，可實現以良好之產出量進行之X射線薄膜檢查。
第1、第2X射線光學元件42、43，係具有供自X射線管41放射之X射線a1入射，僅取出特定波長之特性X射線，並使該取出之特性X射線a2聚光於配置在試樣台10之試樣之表面上之功能。
如圖3~圖5所示，第1X射線光學元件42及第2X射線光學元件43，係將供X射線入射且使特性X射線反射之表面(以下，簡稱為「表面」)42a、43a相互正交地配置。並且，如圖6B所示，該等第1X射線光學元件42及第2X射線光學元件43，係將特定波長之特性X射線a2，以成為四角形狀之微小點之方式聚光於被配置在試樣台10之試樣之表面上。再者，圖6B為示意顯示試樣(半導體晶圓)之表面上之特性X射線a2所聚光之位置之放大俯視圖。
再者，於本實施例中，以一邊彼此相接之Side-by-side方式配置第1X射線光學元件42及第2X射線光學元件43，但不限於此，也可以被稱為Kirkpatrick-Baez柯克派屈克‧貝茨，(KB)之串聯方式配置。
於配置在試樣台10之試樣之表面，由第1、第2X射線光學元件42、43反射而取出之特性X射線所聚光之位置，成為檢查位置f。如此，為了使特性X射線朝檢查位置f聚光，各X射線光學元件42、43之表面42a、43a，係被彎曲形成為凹面狀。
在此，第1X射線光學元件42，係在與配置於試樣台10之試樣之表面正交且包含光軸之假設之垂直面內以高度逐漸縮小之方式，對特性X射線a2進行聚光。以下，將高度逐漸縮小之聚光方向設為「縱向」。為了使特性X射線聚光於上述縱向，第1X射線光學元件42之表面42a，係與上述假設之垂直面正交配置。
另一方面，第2X射線光學元件43，係在與假設之垂直面正交且包含光軸之假設之平面內以寬度逐漸縮小之方式，對特性X射線a2進行聚光。以下，將寬度逐漸縮小之聚光方向設為 「橫向」。為了使特性X射線聚光於上述橫向，第2X射線光學元件43之表面43a，係與上述假設之平面正交配置。
並且，第1X射線光學元件42，係由具有高結晶性之結晶材料構成。換言之，第1X射線光學元件42，係由固有之搖擺曲線寬度(亦即，可反射平行光束之角度範圍)極小之結晶材料構成。如此，作為固有之搖擺曲線寬度極小之結晶材料，符合相當於晶格缺陷或雜質極少之完全結晶之結晶材料。
於本實施形態中，由固有之搖擺曲線寬度為0.06°以下之結晶材料構成。藉由使用自上述結晶材料取出之特性X射線a2，可於X射線薄膜測定中獲得0.06°以下之高的角度解析度。作為結晶材料，例如，可使用Ge(111)或Si(111)。於使用Ge(111)之情況，可獲得0.06°以下之搖擺曲線寬度。此外，於使用Si(111)之情況，可獲得0.02°以下之搖擺曲線寬度。
並且，根據第1X射線光學元件42，可以特性X射線之高度尺寸在檢查位置成為100μm以下之方式，控制縱向方向之聚光角度。此外，第1X射線光學元件42，係具有僅取出特定波長之特性X射線而加以單色化之功能。
另一方面，第2X射線光學元件43，係由多層膜鏡構成。此第2X射線光學元件43，係具有僅取出特定波長之特性X射線而加以單色化之功能。在此，以自第2X射線光學元件43，取出與由第1X射線光學元件42取出之特性X射線相同波長之特性X射線之方式進行調整。
如圖5放大顯示，自X射線管41出射而入射於第2X射線光學元件43之表面43a之X射線b1，係以此X射線光學元件 43而被單色化後進行反射，且以朝橫向聚光之方式行進，接著朝第1X射線光學元件42之表面42a入射。然後，入射於第1X射線光學元件42之表面42a之X射線b2，係於此X射線光學元件42中也被單色化後進行反射，且以朝縱向聚光之方式行進，而朝圖3所示之檢查位置f照射。
另一方面，自X射線管41出射而入射於第1X射線光學元件42之表面42a之X射線c1，係以此X射線光學元件42而被單色化後進行反射，且以朝縱向聚光之方式行進，接著朝第2X射線光學元件43之表面43a入射。然後，入射於第2X射線光學元件43之表面43a之X射線c2，係以朝橫向聚光之方式行進，而朝圖3所示之檢查位置f照射。
如此，自X射線管41出射之X射線a1，係於第1X射線光學元件42之表面42a及第2X射線光學元件43之表面43a，分別各進行一次反射，且於此過程僅取出特定波長之特性X射線a2，然後將該特性X射線a2朝檢查位置f聚光。
再者，於上述之專利文獻2及專利文獻3，揭示有組合完全結晶及多層光學零件之構成之X射線光束調整系統。然而，於該等之文獻並未揭示最適合於將半導體晶圓作為檢查對象之試樣之X射線檢查裝置之構成。
聚光狹縫44，係以自上述縱向之兩側局部遮蔽由第1、第2X射線光學元件42、43反射之特性X射線a2之方式配置。此聚光狹縫44，係具有限制由第1、第2X射線光學元件42、43反射之聚光X射線a2之縱向之聚光之功能。
根據將上述構成之X射線照射單元40搭載於第1迴 旋臂32之X射線檢查裝置，可藉由第1X射線光學元件42、第2X射線光學元件43及聚光狹縫44，而使X射線朝微小區域聚光。因此，可朝半導體晶圓之表面之極微小之檢查區域照射X射線而實施薄膜測定。而且，第1X射線光學元件42，係由固有之搖擺曲線寬度極小之結晶材料構成，因此，藉由使用由上述結晶材料取出之特性X射線a2，可於X射線薄膜測定中獲得極高之角度解析度。
〔X射線檢查裝置之控制〕
圖7為顯示X射線檢查裝置之控制系統之方塊圖。X射線照射單元40之控制，係由XG控制器101執行。此外，光學顯微鏡60捕捉之試樣之圖像，係由圖像辨識電路102進行圖像辨識。該等之光學顯微鏡60及圖像辨識電路102，係構成觀察配置於試樣台10之試樣之圖像之圖像觀察手段。再者，光學顯微鏡60之焦點位置，係藉由聚焦控制器103所調整。
定位控制器104，係根據由光學顯微鏡60所捕捉，且藉由圖像辨識電路102所辨識之試樣之圖像，驅動控制定位機構20。角度計30係藉由角度計控制器106而被驅動控制。XG控制器101、圖像辨識電路102、聚焦控制器103、定位控制器104、角度計控制器106之各構成部，係根據自中央處理裝置(CPU)100傳送之設定資訊而分別動作。在此，設定資訊係作為配方被預先記憶於記憶部110，且由中央處理裝置(CPU)100讀出後輸出至上述各構成部。
X射線檢測器50，係藉由計數控制電路107所控制。此外，X射線檢查裝置具備操作部201，操作部201係包含鍵盤或 滑鼠等，該等鍵盤或滑鼠等，係用以供操作者輸入對裝置之動作而需要之各種設定。並且，X射線檢查裝置，具備由液晶顯示器等構成之顯示部202、及執行經由網絡之資料通信之通信部203。
〔X射線薄膜檢查方法之執行順序〕
圖8為顯示將半導體晶圓作為檢查對象之X射線薄膜檢查方法之執行順序之流程圖。於記憶部110預先記憶有用以執行X射線薄膜檢查之軟體，中央處理裝置(CPU)100，根據此軟體，執行以下之處理步驟。
於將作為檢查對象之試樣即半導體晶圓配置於試樣台10上之後，首先，將半導體晶圓之被測定部位定位於檢查位置(步驟S1)。在此，於半導體晶圓之表面係設定有圖像辨識電路102可根據來自光學顯微鏡60之圖像資訊而進行特定之特徵點，其作為配方被預先設定於記憶部110。並且，以此特徵點為基準，將被測定部位之位置資訊作為配方而預先設定於記憶部110。作為特徵點，例如，設定形成於半導體晶圓之表面之具有特徵之圖案形狀等、圖像辨識電路102在判斷上不會猶豫而可辨識之部位。
圖像辨識電路102，係根據來自光學顯微鏡60之圖像資訊，辨識且予特定被設定在配置於試樣台10之半導體晶圓之表面之特徵點。
接著，將藉由圖像辨識電路102而辨識之特徵點作為基準，且根據預先設定之被測定部位之位置資訊，定位控制器104驅動控制定位機構20。定位機構20使試樣台10朝2個水平方向(X-Y方向)及高度方向(Z方向)移動，將半導體晶圓之被測定部位配 置在檢查位置。
如上述，於對半導體晶圓之被測定部位執行定位之後，以X射線反射率測定(XRR)、X射線繞射測定(XRD)、搖擺曲線測定、倒置空間測定(RSM)之任一者，執行X射線檢查(步驟S2)，然後中央處理裝置100，對檢查資料進行解析(步驟S3)，且輸出解析結果(步驟S4)。以上之各步驟，係對設定於半導體晶圓之所有被測定部位加以執行(步驟S5)，且於所有之被測定部位之檢查結束之後而結束。
〔搖擺曲線測定方法〕
其次，對使用上述構成之X射線檢查裝置之搖擺曲線測定之方法詳細地進行說明。搖擺曲線測定方法，例如，作為求取磊晶生長於基板結晶之薄膜結晶之晶格常數之分析方法，已周知。
如圖9A所示，先前已知之搖擺曲線測定方法，係藉由使試樣S相對於入射X射線(單色平行X射線)掃描微小角度，而使X射線之對於試樣S之入射角度ω變化。再者，作為測定對象之試樣S，例如為使薄膜(結晶)Sa磊晶生長於基板結晶So之半導體晶圓。
如此，若使X射線之對於試樣S之入射角度ω變化，則於入射角度與基板結晶So之布拉格角一致時，X射線由此基板結晶So進行反射(繞射)，另一方面，於入射角度與薄膜(結晶)Sa之布拉格角一致時，X射線由此薄膜Sa進行反射(繞射)。藉由以X射線檢測器50檢測自該等基板結晶So及薄膜Sa反射之X射線，且求取對於X射線之入射角之強度之履歷，獲得如圖9B所示之搖 擺曲線。
於搖擺曲線上，分別分離地出現有自基板結晶反射之繞射X射線之峰值強度Io、及自薄膜反射之繞射X射線之峰值強度Ip。其中，假若已知出現有來自基板結晶之繞射X射線之峰值強度Io之X射線入射角度(布拉格角)，則藉由此已知之X射線入射角度、與出現有來自薄膜之繞射X射線之峰值強度Ip之X射線入射角度之差△β，可相對地求取薄膜之晶格常數。
本實施形態之X射線檢查裝置，可藉由X射線照射單元40將以高解析度聚光於微小面積之單色X射線朝試樣S照射，因此，不用掃描X射線入射角度θS，可一次完全將聚光角度範圍之X射線之光束照射於試樣S，從而可於短時間實施搖擺曲線測定方法。
一般而言，於以使薄膜結晶磊晶生長於基板結晶之試樣S作為對象之搖擺曲線測定方法中，使X射線之相對於試樣表面之入射角度ω，在2°以上之範圍內變化。因此，較佳為，自X射線照射單元40照射於試樣表面之X射線，藉由聚光狹縫44設定為2°以上之聚光角度，且將該2°以上之角度範圍之X射線照射於試樣之表面。
〔將2個等效之非對稱反射之晶格面作為對象之搖擺曲線測定方法〕
並且，於本實施形態之X射線檢查裝置，組入有以與表面不平行之2個等效之晶格面(亦即，非對稱反射之晶格面)為對象而實施搖擺曲線測定方法之手段。此搖擺曲線測定手段，作為軟體被記憶於圖7之記憶部110，且藉由中央處理裝置(CPU)100而被執行。
組入於X射線檢查裝置之搖擺曲線測定手段，例如，將使GeSi(矽化鍺)薄膜Sa磊晶生長於Si(矽)基板結晶So之表面之半導體晶圓作為試樣S，對於Si基板結晶So及GeSi薄膜Sa，例如，將(115)(-1-15)之非對稱反射之晶格面作為對象，分別實施搖擺曲線測定方法。再者，作為對象之非對稱反射之晶格面，當然不限於(115)(-1-15)。GeSi薄膜Sa之峰值，不過於接近Si基板結晶So之峰值，而可以成為θS、θD<85°之方式選定。
如圖10A及圖10B所示，試樣S係水平地配置於試樣台10之上面且被固定，且自X射線照射單元40以既定之入射角度α對該試樣S之表面照射X射線，並藉由X射線檢測器50檢測自試樣S之表面朝角度β之方向出射之繞射X射線。此時，相對於試樣S之表面之入射角度α及出射角度β，係設定為於Si基板結晶So之非對稱反射之晶格面(115)(-1-15)上X射線進行布拉格反射之角度。
藉由依此進行設定，可檢測自GeSi薄膜Sa之非對稱反射之晶格面(115)(-1-15)朝相對於檢測Si基板結晶So之峰值強度之角度β而偏差角度△β之方向反射之繞射X射線之峰值強度。X射線檢測器50，係使用一維X射線檢測器或二維X射線檢測器，該一維X射線檢測器或二維X射線檢測器，具有可一次完全檢測出自Si基板結晶So之非對稱反射之晶格面(115)(-1-15)反射之繞射X射線、及自GeSi薄膜Sa之非對稱反射之晶格面(115)(-1-15)反射之繞射X射線之可檢測區域。
根據一維X射線檢測器或二維X射線檢測器，可於將自試樣反射之繞射X射線之複數個峰值強度固定之狀態下進行 檢測。此外，根據一維X射線檢測器或二維X射線檢測器，也可以TDI模式之掃描方式，測定自試樣反射之繞射X射線。
X射線照射單元40，可將以高解析度聚光於微小面積之單色X射線照射於試樣S之表面，因此，可一次完全將該聚光角度範圍之X射線之光束照射於試樣S，而實施搖擺曲線測定方法。因此，不需要掃描X射線入射角度θS，分別以一次之X射線對各非對稱反射之晶格面(115)(-1-15)進行照射，從而可獲得將各非對稱反射之晶格面(115)(-1-15)作為對象之搖擺曲線。
圖11為顯示搖擺曲線測定手段所執行之搖擺曲線測定方法之實施順序之流程圖。中央處理裝置100，對配置於試樣台10之試樣S，預先選定2個非對稱反射之晶格面(步驟S10)，且根據同圖之順序，對各非對稱反射之晶格面，實施搖擺曲線測定方法。
以下，作為選定(115)(-1-15)之晶格面之方法，對具體之實施順序進行說明。首先，將一非對稱反射之晶格面(115)作為對象，於根據Si基板結晶So之布拉格角而決定之相對於試樣S之表面之角度α、β之位置，配置X射線照射單元40及X射線檢測器50(步驟S11)。
然後，自X射線照射單元40朝試樣S之表面照射一定時間之X射線，並藉由X射線檢測器50檢測自試樣S反射之繞射X射線之反射角度及強度(步驟S12)。在此，於自試樣S反射之繞射X射線內，包含有自Si基板結晶So之晶格面(115)反射之繞射X射線、及自GeSi薄膜Sa之晶格面(115)反射之繞射X射線。
其次，將另一之非對稱反射之晶格面(-1-15)作為對象，於根據Si基板結晶So之布拉格角而決定之相對於試樣S之表 面之角度α、β之位置，配置X射線照射單元40及X射線檢測器50(步驟S13)。
然後，自X射線照射單元40朝試樣S之表面照射一定時間之X射線，並藉由X射線檢測器50檢測自試樣S反射之繞射X射線之反射角度及強度(步驟S14)。在此，於自試樣S反射之繞射X射線內，包含有自Si基板結晶So之晶格面(-1-15)反射之繞射X射線、及自GeSi薄膜Sa之晶格面(-1-15)反射之繞射X射線。
圖12為顯示藉由X射線檢測器檢測出之繞射X射線之搖擺曲線之圖。該圖所示之搖擺曲線，係將縱軸設定為繞射X射線之強度，將橫軸設定為繞射X射線之反射角度，且顯示X射線檢測器50之繞射X射線之檢測資料。再者，繞射X射線之反射角度(橫軸)，係將出現有自Si基板結晶So之晶格面(115)(-1-15)之各者反射之繞射X射線之峰值強度Isi之角度設定為原點0。由於在Si基板結晶So不存在應變，因此於相同之角度位置出現有自晶格面(115)(-1-15)之各者反射之繞射X射線之峰值強度Isi。
中央處理裝置100，係對藉由搖擺曲線測定方法而獲得之資料進行解析，算出GeSi薄膜Sa之晶格常數(a、c)，並且根據需要自算出之晶格常數(a、c)，求得GeSi薄膜Sa之應變量或內部應力等(步驟S15)。
亦即，若觀察自晶格面(115)反射之繞射X射線，可知於自Si基板結晶So反射之繞射X射線之峰值強度Isi偏差△β(115)之角度，出現有自GeSi薄膜Sa反射之繞射X射線之峰值強度Ige。同樣地，若觀察自晶格面(-1-15)反射之繞射X射線，可知於自Si基板結晶So反射之繞射X射線之峰值強度Isi偏差△β(-1-15)之角 度，出現有自GeSi薄膜Sa反射之繞射X射線之峰值強度Ige。再者，於△β(115)與△β(-1-15)之間產生偏差角度，係表示於GeSi薄膜Sa產生有應變。
根據出現有自該等之GeSi薄膜Sa反射之繞射X射線之峰值強度Ige之角度之偏差△β(115)、△β(-1-15)，可算出GeSi薄膜Sa之面內之晶格常數a及法線方向之晶格常數c。
〔以搖擺曲線測定方法獲得之資料之解析〕
原本，Si與GeSi係相同立方晶系，因此各晶格面(115)或(-1-15)應該平行。然而，如圖13所示，相對於GeSi薄膜Sa之面內方向之晶格未被Si基板結晶So束縛之狀態(R-Sa)，若變成被Si基板結晶So束縛而晶格收縮之狀態(S-Sa)，則因此影響，晶格朝法線方向延伸，且於兩者之晶格面(115)或(-1-15)之間產生偏差角△χ。
此外，若將因Si與GeSi各個之晶格面間隔之差異而產生之布拉格角之差設為△θ，則藉由搖擺曲線測定方法而求得之來自Si基板結晶So之繞射峰值、與來自GeSi薄膜Sa之繞射峰值之角度差△β，分別具有下式(1)(2)之關係。再者，△β(115)，係來自Si基板結晶So之晶格面(115)之繞射峰值、與來自GeSi薄膜Sa之晶格面(115)之繞射峰值之角度差△β。此外，△β(-1-15)，係來自Si基板結晶So之晶格面(-1-15)之繞射峰值、與來自GeSi薄膜Sa之晶格面(-1-15)之繞射峰值之角度差△β。
△β(115)=△θ-△χ (1)
△β(-1-15)=△θ+△χ (2)
然後自上述式(1)(2)，可獲得下式(3)(4)。
△θ=(△β(115)+△β(-1-15))/2 (3)
△χ=-(△β(115)-△β(-1-15))/2 (4)
此外，可自布拉格定律導出下式(5)。再者，d為與GeSi薄膜Sa之晶格面(115)相關之晶格面間隔，λ為入射X射線之波長，θ為出現有來自Si基板結晶So之繞射峰值之布拉格角。
2d×sin(θ+△θ)=λ (5)
其中，θ及λ為已知之值，因此，將式(3)代入上式(5)之△θ，可求出d。
此外，於GeSi之面內之晶格常數a及法線方向之晶格常數c、與晶格面間隔d之間，存在有下式(6)之關係。
1/d={(1/a)2+(1/a)2+(5/c)2} (6)
於上式(6)中，未知數為晶格常數a及c。
另一方面，晶格面之斜率之數式，係由下式(7)(8)所表示。再者，χo為於GeSi薄膜Sa無應變之狀態下之晶格面(115)之傾斜角度，且與Si基板結晶So之晶格面(115)之傾斜角度相等。
cosχO=(001)(115)/|(001)||(115)|=5/3(3) (7)
tan(χo+△χ)=(c/5)/(2a) (8)
將以(7)式獲得之χo、及以(4)式獲得之△χ代入上式(8)，則未知數變成晶格常數a及c之2個。因此，藉由解上式(6)及(8)之聯立方程式，可算出GeSi之面內之晶格常數a及法線方向之晶格常數c。
再者，自以搖擺曲線測定方法求得之上述△β(115)、△β(-1-15)求出GeSi薄膜Sa之晶格常數之算式，已公知，例如，於非 專利文獻2及3中也有揭示。
此外，只要知道GeSi薄膜Sa之晶格常數a、c，即可使用該晶格常數a、c及已知之彈性常數，且根據應力之張量(tensor)之式，進一步算出GeSi薄膜Sa之應變量或內部應力之大小。並且，可算出GeSi薄膜Sa之中的Ge(鍺)之濃度或GeSi薄膜Sa之組成、在釋放GeSi薄膜Sa之應力之狀態下之晶格常數等。
本實施形態之X射線檢查裝置，係具備根據使用圖7所示之操作部201之操作者之設定，將藉由搖擺曲線測定方法而獲得之測定資料、藉由中央處理裝置100算出之晶格常數a、c等之解析資料保存於記憶部110，並顯示於顯示部202，或自通信部203經由網絡朝伺服器或主機傳送之功能。
〔將對稱反射之一個晶格面設為對稱之搖擺曲線測定方法〕
如圖13所示，為了判別是GeSi薄膜Sa之面內方向之晶格被Si基板結晶So束縛而成為晶格收縮之狀態(S-Sa)、或者還是GeSi薄膜Sa之面內方向之晶格未被Si基板結晶So束縛而成為釋放晶格之狀態(R-Sa)，需要將GeSi之面內方向之晶格常數a及法線方向之晶格常數c作為未知數，對其等進行解析。因此，於上述搖擺曲線測定手段中，將2個等效之非對稱反射之晶格面作為對象而實施測定。
另一方面，於明顯為GeSi薄膜Sa之厚度薄，且其面內方向之晶格被Si基板結晶So束縛而成為晶格收縮之狀態(S-Sa)之情況下，GeSi之面內之晶格常數a，係與Si基板結晶So之面內之晶格常數相等，因此不需要算出其等。亦即，僅GeSi之法線方 向之晶格常數c為未知數。
此種之情況下，不需要如上述將2個等效之非對稱反射之晶格面作為對象而實施搖擺曲線測定方法，只要實施將1個對稱反射之晶格面作為對象之搖擺曲線測定方法，即可算出GeSi之法線方向之晶格常數c。
〔搖擺曲線測定方法之應用〕
於上述搖擺曲線測定手段中，將X射線照射單元40及X射線檢測器50固定而實施搖擺曲線測定方法，但如圖14A~圖14C所示，也可設定為使X射線照射單元40在與試樣S之表面正交且包含光軸之假設之垂直面內搖動，而實施搖擺曲線測定方法之構成。
該情況下，較佳為，如圖14A~圖14C所示，X射線照射單元40之搖動範圍，係設定為自位於聚光X射線之高角側之一外緣XOL1與滿足位於高角側之Si基板結晶So之繞射條件之布拉格角αSi大致一致之搖動角度(圖14B)起，至位於聚光X射線之低角側之另一外緣XOL2與滿足位於低角側之GeSi薄膜Sa之繞射條件之布拉格角αGeSi大致一致之搖動角度(圖14C)為止。藉由使X射線照射單元40搖動，以使對於入射角度之X射線強度分布均勻化，從而可實現高精度之搖擺曲線測定方法。
並且，也可設定為使X射線照射單元40及X射線檢測器50連動地進行掃描之構成。於此情況下，X射線檢測器50，係以TDI模式之掃描方式，測定自試樣反射之繞射X射線。藉由採用以TDI模式之掃描方式，如圖15A~圖15C所示，可於廣角度範圍內實施高精度之搖擺曲線測定方法。例如，可於自位於聚光X 射線之高角側之一外緣XOL1與滿足位於低角側之GeSi薄膜Sa之繞射條件之布拉格角αGeSi大致一致之角度(圖15B)起，至位於聚光X射線之低角側之另一外緣XOL2與滿足位於低角側之Si基板結晶So之繞射條件之布拉格角αSi大致一致之角度(圖15C)為止之寬闊範圍內進行掃描。
如此藉由使X射線照射單元40及X射線檢測器50在大的角度範圍內掃描，即使為自X射線照射單元40出射之聚光X射線之對於入射角度之強度分布大之情況、或來自基板結晶之繞射X射線之峰值角度與來自薄膜結晶之繞射X射線之峰值角度分離之情況，仍可使朝試樣S照射之X射線之強度均勻化，從而可實現高精度之搖擺曲線測定方法。
圖16顯示TDI模式之X射線檢測器之掃描方式。於TDI模式中，如圖16所示，使複數個之並列配置之X射線檢測器a1、a2、a3、a4沿排列方向(圖之Q方向)進行掃描，且以移動一個X射線檢測器之時間t1、t2、t3、t4，自各X射線檢測器a1、a2、a3、a4讀出檢測資料。並且，將各X射線檢測器a1、a2、a3、a4之檢測資料，加總於每個掃描角度2θ1、2θ2、2θ3、2θ4，求取各掃描角度2θ1、2θ2、2θ3、2θ4之X射線強度。一般而言，TDI模式之測定，具有迅速測定並且可於各掃描角度獲得大的檢測強度之優點。
〔倒置空間測定〕
其次，對使用上述構成之X射線檢查裝置之倒置空間測定詳細地進行說明。倒置空間測定，係測定自結晶試樣之非對稱反射之晶 格面反射之繞射X射線之、倒置空間之強度分布之方法。藉由此倒置空間測定，例如，亦可求出磊晶生長於基板結晶之薄膜結晶之晶格常數。
於本實施形態之X射線檢查裝置，組入有實施倒置空間測定之手段。此倒置空間測定手段，係與已述之搖擺曲線測定手段相同，作為軟體被記憶於圖7之記憶部110，且藉由中央處理裝置(CPU)100而被執行。
例如，於將使GeSi薄膜Sa磊晶生長於Si基板結晶So之表面之半導體晶圓作為試樣S而執行倒置空間測定之情況下，將Si基板結晶So及GeSi薄膜Sa之非對稱反射之晶格面作為對象，照射單色之平行X射線，並以X射線檢測器檢測自該晶格面反射之繞射X射線之強度及反射角度。於作為對象之晶格面上以滿足布拉格條件之關係，使X射線之相對於試樣S之表面之入射角度α及繞射X射線之檢測角度β變化，而以每個微小角度執行上述X射線之照射及繞射X射線之檢測。
具體而言，如圖17所示，以每個微小角度檢測一面使X射線照射單元40朝θS之角度方向移動，一面也使X射線檢測器50朝θD之角度方向移動而自對象之晶格面反射之繞射X射線。
X射線照射單元40，係藉由聚光狹縫44而大幅地窄縮X射線，進而可製作單色之平行X射線。例如，藉由以X射線之截面積被縮小至1/100程度之方式進行窄縮，可獲得接近於單色之平行X射線之X射線。
較佳為，X射線檢測器5o，係使用可觀測廣範圍之二維X射線繞射影像之高速二維X射線檢測器。藉由使用上述高速 二維X射線檢測器，可大幅縮短測定時間。
如此，於結束對預先設定之範圍之入射角度α及繞射X射線之反射角度β之測定之後，根據獲得之繞射X射線之檢測資料，製作倒置空間圖。圖18顯示倒置空間圖之一例。同圖之倒置空間圖，係將橫軸設為X射線之相對於對象之晶格面之入射角度α，將縱軸設為來自對象之晶格面之繞射X射線之反射角度β，顯示X射線檢測器50檢測出之繞射X射線之倒置空間之強度分布。
於同圖中，Isi為自Si基板結晶So之晶格面反射之繞射X射線之峰值強度位置，Ige為自GeSi薄膜Sa之晶格面反射之繞射X射線之峰值強度位置。
圖19為座標轉換圖18之倒置空間圖者，來自Si基板結晶So之繞射X射線之峰值強度Isi之位置、與來自GeSi薄膜Sa之繞射X射線之峰值強度位置Ige之位置，係配置於相同橫軸Qx之角度位置。
並且，可根據該圖之來自GeSi薄膜Sa之繞射X射線之峰值強度Ige之角度位置Qxge、Qzge，算出GeSi薄膜Sa之晶格常數(a、c)。並且，可根據需要自算出之晶格常數(a、c)，求得GeSi薄膜Sa之應變量或內部應力等。自Qx、Qz求取GeSi薄膜Sa之晶格常數(a、c)之算式，已公知，故而省略詳細之說明。
再者，本發明當然不限於上述實施形態，只要於不超出實質內容之範圍內，即可實施各種之變形及應用。例如，上述實施形態之X射線檢查裝置，係將流動於半導體製造線之半導體晶圓作為檢查對象，但不限於此，例如，也可應用於在半導體製造線之後步驟中將半導體元件之微小部位設為被測定部位之X射線檢查。

Claims (18)

  1. 一種X射線檢查裝置，其特徵在於，其具備：試樣台，其配置檢查對象之試樣；圖像觀察手段，其觀察配置於上述試樣台之試樣之圖像；定位機構，其根據由上述圖像觀察手段觀察之上述試樣之圖像觀察結果而進行控制，並使上述試樣台朝在水平面上正交之2個方向、高度方向及面內旋轉方向移動；角度計，其具有第1、第2迴旋構件，該等第1、第2迴旋構件係以與配置於上述試樣台之試樣之表面相同之平面內所包含之旋轉軸為中心，沿與該試樣之表面垂直之假設平面分別獨立地迴旋；X射線照射單元，其搭載於上述第1迴旋構件，且將特性X射線朝設定在與配置於上述試樣台之試樣之表面相同之平面內之檢查位置聚光且照射；及X射線檢測器，其搭載於上述第2迴旋構件，上述X射線照射單元包含：X射線管，其產生X射線；及X射線光學元件，其供自上述X射線管放射之X射線入射，僅取出特定波長之特性X射線，並使該取出之特性X射線朝上述檢查位置聚光；此外，上述X射線光學元件包含：第1X射線光學元件，其在與上述試樣之表面正交且包含光軸之假設之垂直面內，以高度逐漸縮小之方式對上述特性X射線進行聚光；及第2X射線光學元件，其在與上述假設之垂直面正交且包含光軸 之假設之平面內，以寬度逐漸縮小之方式對上述特性X射線進行聚光。
  2. 如請求項1之X射線檢查裝置，其中，上述第1X射線光學元件係由具有高結晶性之結晶材料構成。
  3. 如請求項2之X射線檢查裝置，其中，上述第1X射線光學元件係由固有之搖擺曲線寬度為0.06°以下之結晶材料構成。
  4. 如請求項1至3中任一項之X射線檢查裝置，其中，上述第2X射線光學元件係由多層膜鏡構成。
  5. 如請求項1至4中任一項之X射線檢查裝置，其中，上述X射線照射單元，係包含聚光角度控制構件，該聚光角度控制構件係控制與上述試樣之表面正交且包含光軸之假設之垂直面內之上述特性X射線之聚光角度。
  6. 如請求項5之X射線檢查裝置，其中，上述聚光角度控制構件係由狹縫構件構成，該狹縫構件具有使以上述第1X射線光學元件聚光之特性X射線穿過任意之寬度之狹縫。
  7. 如請求項6之X射線檢查裝置，其中，上述X射線照射單元，係將上述X射線管、上述X射線光學元件及上述狹縫構件之各構成要素內置於單元本體，該單元本體係搭載於上述第1迴旋構件且可迴旋。
  8. 如請求項1至7中任一項之X射線檢查裝置，其中，上述X射線檢測器係由一維X射線檢測器或二維X射線檢測器構成。
  9. 一種X射線檢查裝置，其係具備對使薄膜結晶磊晶生長於基板結晶之試樣執行搖擺曲線測定方法之搖擺曲線測定手段之請求項1至8中任一項之X射線檢查裝置，其特徵在於，上述搖擺曲線 測定手段具有執行以下之(i)~(iv)之操作之功能：(i)對上述試樣選定作為測定對象之晶格面；(ii)將選定之晶格面作為對象，於根據上述試樣中之基板結晶之布拉格角而決定之相對於試樣表面之角度位置，配置上述X射線照射單元及上述X射線檢測器；(iii)將來自上述X射線照射單元之X射線照射於上述試樣表面，並藉由上述X射線檢測器檢測自上述試樣反射之繞射X射線之反射角度及強度；(iv)根據上述X射線檢測器檢測出之繞射X射線之反射角度及強度，求取搖擺曲線，對與該搖擺曲線相關之資料進行解析。
  10. 一種X射線檢查裝置，其係具備對使薄膜結晶磊晶生長於基板結晶之試樣執行搖擺曲線測定方法之搖擺曲線測定手段之請求項1至8中任一項之X射線檢查裝置，其特徵在於，上述搖擺曲線測定手段具有執行以下之(I)~(VI)之操作之功能：(I)對上述試樣選定2個等效之非對稱反射之晶格面；(II)將選定之一晶格面作為對象，於根據上述試樣中之基板結晶之布拉格角而決定之相對於試樣表面之角度位置，配置上述X射線照射單元及上述X射線檢測器；(III)將來自上述X射線照射單元之X射線照射於上述試樣表面，並藉由上述X射線檢測器檢測自上述試樣反射之繞射X射線之反射角度及強度；(IV)將選定之另一晶格面作為對象，於根據上述試樣中之基板結晶之布拉格角而決定之相對於試樣表面之角度位置，配置上述X射線照射單元及上述X射線檢測器； (V)將來自上述X射線照射單元之X射線照射於上述試樣表面，並藉由上述X射線檢測器檢測自上述試樣反射之繞射X射線之反射角度及強度；(VI)根據上述X射線檢測器檢測出之繞射X射線之反射角度及強度，求取搖擺曲線，對與該搖擺曲線相關之資料進行解析。
  11. 如請求項10之X射線檢查裝置，其中，上述搖擺曲線測定手段具有於上述(VI)之操作中進而執行以下之(VI-I)~(VI-IV)之操作之功能：(VI-I)求取上述試樣之基板結晶上之繞射峰值、與該試樣之薄膜結晶上之2個等效之非對稱反射之繞射峰值的角度差；(VI-II)由以上述(VI-I)之操作而求得之繞射峰值之角度差，算出關於上述試樣之薄膜結晶之晶格常數；(VI-III)由關於上述試樣之薄膜結晶之已知之彈性常數及上述算出之晶格常數，計算薄膜結晶之應變、釋放薄膜結晶之應力之狀態下之晶格常數、薄膜結晶之組成及薄膜結晶之應力之至少一者；(VI-IV)輸出以上述(VI-III)之操作而獲得之計算結果。
  12. 一種X射線檢查裝置，其特徵在於，在請求項9或10之X線檢查裝置中，上述X射線照射單元係包含控制與上述試樣之表面正交且包含光軸之假設之垂直面內之上述特性X射線之聚光角度之聚光角度控制構件，藉由上述聚光角度控制構件，將自上述X射線照射單元照射於上述試樣表面之X射線設定為2°以上之聚光角度，將該2°以上之角度範圍之X射線照射於上述試樣之表面，且，上述X射線檢測器係由一維X射線檢測器或二維X射線檢測器構成，使自上述試樣反射之繞射X射線入射於該X射線檢測器， 而檢測該繞射X射線之反射角度及強度。
  13. 一種X射線檢查裝置，其特徵在於，在請求項12之X射線檢查裝置中，使上述X射線照射單元，在與上述試樣之表面正交且包含光軸之假設之垂直面內搖動，朝上述試樣表面照射X射線。
  14. 一種X射線檢查裝置，其特徵在於，在請求項12之X射線檢查裝置中，使上述X射線檢測器及上述X射線照射單元，在與上述試樣之表面正交且包含光軸之假設之垂直面內連動地進行掃描，並以TDI模式之掃描方式，測定自上述試樣反射之繞射X射線。
  15. 一種X射線薄膜檢查方法，係將流動於半導體製造線之半導體晶圓作為檢查對象之試樣，使用請求項1至14中任一項之X射線檢查裝置，用以檢查成膜於上述半導體晶圓之表面之薄膜者，其特徵在於，於半導體晶圓之表面預先設定可藉由上述圖像觀察手段辨識之特徵點，且將該特徵點作為基準，設定X射線薄膜檢查之被測定部位之位置資訊，且包含以下之(a)~(c)之步驟：(a)藉由上述圖像觀察手段，對配置於上述試樣台之半導體晶圓辨識設定於其表面之上述特徵點之步驟；(b)將藉由上述圖像觀察手段辨識之特徵點作為基準，根據上述被測定部位之位置資訊，控制上述定位機構而使上述試樣台移動，將上述被測定部位定位於上述檢查位置之步驟；(c)自上述X射線照射單元將特性X射線聚光於上述檢查位置，而執行X射線檢查之步驟。
  16. 一種搖擺曲線測定方法，其係使用請求項1至8中任一項之 X射線檢查裝置，對使薄膜結晶磊晶生長於基板結晶之試樣，測定搖擺曲線者，其特徵在於，包含以下之步驟1~步驟4：步驟1，對上述試樣選定作為測定對象之晶格面；步驟2，將選定之晶格面作為對象，於根據上述試樣中之基板結晶之布拉格角而決定之相對於試樣表面之角度位置，配置上述X射線照射單元及上述X射線檢測器；步驟3，將來自上述X射線照射單元之X射線照射於上述試樣表面，並藉由上述X射線檢測器檢測自上述試樣反射之繞射X射線之反射角度及強度；步驟4，根據上述X射線檢測器檢測出之繞射X射線之反射角度及強度，求取搖擺曲線，對與該搖擺曲線相關之資料進行解析。
  17. 一種搖擺曲線測定方法，其係使用請求項1至8中任一項之X射線檢查裝置，對使薄膜結晶磊晶生長於基板結晶之試樣，測定搖擺曲線者，其特徵在於包含以下之步驟A~步驟D：步驟A，對上述試樣選定2個等效之非對稱反射之晶格面；步驟B，將選定之一晶格面作為對象，於根據上述試樣中之基板結晶之布拉格角而決定之相對於試樣表面之角度位置，配置上述X射線照射單元及上述X射線檢測器；步驟C，將來自上述X射線照射單元之X射線照射於上述試樣表面，並藉由上述X射線檢測器檢測自上述試樣反射之繞射X射線之反射角度及強度；步驟D，將選定之另一晶格面作為對象，於根據上述試樣中之基板結晶之布拉格角而決定之相對於試樣表面之角度位置，配置上述X射線照射單元及上述X射線檢測器； 步驟E，將來自上述X射線照射單元之X射線照射於上述試樣表面，並藉由上述X射線檢測器檢測自上述試樣反射之繞射X射線之反射角度及強度；步驟F，根據上述X射線檢測器檢測出之繞射X射線之反射角度及強度，求取搖擺曲線，對與該搖擺曲線相關之資料進行解析。
  18. 一種搖擺曲線測定方法，其特徵在於，在請求項17之搖擺曲線測定方法中，上述步驟F更包含以下之步驟F-1~步驟F-4：步驟F-1，求取上述試樣之基板結晶上之繞射峰值、與該試樣之薄膜結晶上之2個等效之非對稱反射之繞射峰值的角度差；步驟F-2，根據以上述步驟F-1之操作而求得之繞射峰值之角度差，算出關於上述試樣之薄膜結晶之晶格常數；步驟F-3，根據關於上述試樣之薄膜結晶之已知之彈性常數及上述算出之晶格常數，計算薄膜結晶之應變、釋放薄膜結晶之應力之狀態下之晶格常數、薄膜結晶之組成及薄膜結晶之應力之至少一者；步驟F-4，輸出以上述步驟F-3而獲得之計算結果。
TW106123663A 2016-07-15 2017-07-14 Ｘ射線檢查裝置、ｘ射線薄膜檢查方法及搖擺曲線測定方法 TWI755409B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-140892 2016-07-15
JP2016140892 2016-07-15

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201807407A true TW201807407A (zh) 2018-03-01
TWI755409B TWI755409B (zh) 2022-02-21

Family

ID=60952090

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106123663A TWI755409B (zh) 2016-07-15 2017-07-14 Ｘ射線檢查裝置、ｘ射線薄膜檢查方法及搖擺曲線測定方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10876978B2 (zh)
JP (1) JP6864888B2 (zh)
KR (1) KR102348995B1 (zh)
CN (1) CN109313145A (zh)
DE (1) DE112017003580T5 (zh)
TW (1) TWI755409B (zh)
WO (1) WO2018012527A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI808308B (zh) * 2019-03-28 2023-07-11 日商理學股份有限公司 穿透型小角度散射裝置

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019130663A1 (ja) * 2017-12-28 2019-07-04 株式会社リガク Ｘ線検査装置
EP3603516A1 (de) * 2018-08-02 2020-02-05 Siemens Healthcare GmbH Röntgenvorrichtung und verfahren zum betrieb der röntgenvorrichtung
WO2020260336A1 (de) * 2019-06-24 2020-12-30 Sms Group Gmbh Regelung der prozessparameter mittels röntgenografischer online-bestimmung von werkstoffeigenschaften bei der erzeugung metallischer bänder und bleche
CN110793855B (zh) * 2019-11-13 2021-03-02 北京理工大学 一种立方结构多晶合金晶间应力的评估方法
JP7476039B2 (ja) 2020-09-02 2024-04-30 キオクシア株式会社 半導体装置の検査装置、及び、半導体装置の検査方法
JP7100910B2 (ja) * 2020-12-01 2022-07-14 株式会社リガク 全反射蛍光ｘ線分析装置
CN113030139B (zh) * 2021-05-31 2021-08-13 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种新型晶体及紧凑型成像装置
CN113945591B (zh) * 2021-09-14 2023-10-24 中国电子科技集团公司第十一研究所 一种半峰宽自动化测试工装
KR102594237B1 (ko) * 2021-12-17 2023-10-30 주식회사 넥스트론 Xrd를 이용한 마이크로 프로브 시스템
CN114778577A (zh) * 2022-06-23 2022-07-22 浙江大学杭州国际科创中心 一种x射线衍射仪检测碳化硅缺陷的方法

Family Cites Families (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000155102A (ja) 1998-11-19 2000-06-06 Rigaku Corp Ｘ線測定装置およびその方法
JP3944330B2 (ja) * 1999-04-12 2007-07-11 株式会社リガク Ｘ線回折装置及びｘ線ロッキングカーブの測定方法
US6970532B2 (en) * 2000-05-10 2005-11-29 Rigaku Corporation Method and apparatus for measuring thin film, and thin film deposition system
US6891627B1 (en) * 2000-09-20 2005-05-10 Kla-Tencor Technologies Corp. Methods and systems for determining a critical dimension and overlay of a specimen
JP3676249B2 (ja) * 2001-03-27 2005-07-27 独立行政法人科学技術振興機構 Ｘ線回折を用いた結晶の観察方法及びその観察装置
JP3697246B2 (ja) * 2003-03-26 2005-09-21 株式会社リガク Ｘ線回折装置
US7280634B2 (en) * 2003-06-13 2007-10-09 Osmic, Inc. Beam conditioning system with sequential optic
JP5392982B2 (ja) 2003-06-13 2014-01-22 オスミック、インコーポレイテッド ビーム調整システム
EP1571441A1 (en) 2004-03-01 2005-09-07 Panalytical B.V. Monitoring epitaxial growth in situ by means of an angle dispersive X-ray diffractometer
JP3912606B2 (ja) * 2004-10-26 2007-05-09 株式会社リガク Ｘ線薄膜検査装置と、プロダクトウエーハの薄膜検査装置およびその方法
WO2007040000A1 (ja) * 2005-09-05 2007-04-12 Rigaku Corporation 単結晶試料の極性判定方法及び装置
JP4262734B2 (ja) * 2005-09-14 2009-05-13 株式会社リガク 蛍光ｘ線分析装置および方法
JP4685877B2 (ja) * 2005-11-02 2011-05-18 株式会社リガク 微結晶粒の方位分布測定方法及びその装置
US7933383B2 (en) * 2008-04-11 2011-04-26 Rigaku Innovative Technologies, Inc. X-ray generator with polycapillary optic
JP5307503B2 (ja) * 2008-07-01 2013-10-02 株式会社日立ハイテクサイエンス Ｘ線分析装置及びｘ線分析方法
WO2010119844A1 (ja) * 2009-04-14 2010-10-21 株式会社リガク 表面微細構造計測方法、表面微細構造計測データ解析方法およびｘ線散乱測定装置
JP5237186B2 (ja) * 2009-04-30 2013-07-17 株式会社リガク Ｘ線散乱測定装置およびｘ線散乱測定方法
JP5367549B2 (ja) * 2009-12-07 2013-12-11 株式会社東芝 基板計測方法
US8243878B2 (en) * 2010-01-07 2012-08-14 Jordan Valley Semiconductors Ltd. High-resolution X-ray diffraction measurement with enhanced sensitivity
JP5813923B2 (ja) * 2010-03-15 2015-11-17 株式会社日立ハイテクサイエンス Ｘ線透過検査装置及びｘ線透過検査方法
US8903044B2 (en) * 2011-01-31 2014-12-02 Rigaku Corporation X-ray diffraction apparatus
JP2012237566A (ja) * 2011-05-10 2012-12-06 Hitachi High-Technologies Corp 欠陥観察方法及びその装置
JP5511020B2 (ja) * 2011-11-24 2014-06-04 株式会社リガク Ｘ線分析装置
JP5871393B2 (ja) * 2011-11-29 2016-03-01 株式会社リガク Ｘ線分析装置
KR20140089431A (ko) * 2012-02-06 2014-07-14 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈 X선 검사 장치, 검사 방법 및 x선 검출기
US10801975B2 (en) * 2012-05-08 2020-10-13 Kla-Tencor Corporation Metrology tool with combined X-ray and optical scatterometers
US20140067316A1 (en) * 2012-08-30 2014-03-06 Kabushiki Kaisha Toshiba Measuring apparatus, detector deviation monitoring method and measuring method
CN102879411B (zh) * 2012-09-29 2014-08-06 国电科技环保集团股份有限公司 利用x射线衍射对晶体进行测试的方法
JP6218403B2 (ja) * 2013-03-15 2017-10-25 株式会社マーストーケンソリューション 電界放射型電子銃を備えたｘ線管及びそれを用いたｘ線検査装置
CN105683741B (zh) * 2013-07-08 2019-07-05 诺威量测设备股份有限公司 用于确定样本中的应变分布的方法和系统
US9719947B2 (en) * 2013-10-31 2017-08-01 Sigray, Inc. X-ray interferometric imaging system
GB201402318D0 (en) * 2014-02-11 2014-03-26 Oxford Instr Nanotechnology Tools Ltd Method for materials analysis
JP6294130B2 (ja) * 2014-04-04 2018-03-14 株式会社荏原製作所 検査装置
US9640449B2 (en) * 2014-04-21 2017-05-02 Kla-Tencor Corporation Automated inline inspection of wafer edge strain profiles using rapid photoreflectance spectroscopy
US9606073B2 (en) * 2014-06-22 2017-03-28 Bruker Jv Israel Ltd. X-ray scatterometry apparatus
US10473598B2 (en) * 2014-10-14 2019-11-12 Rigaku Corporation X-ray thin film inspection device
WO2016059673A1 (ja) * 2014-10-14 2016-04-21 株式会社リガク Ｘ線薄膜検査装置
CN104345071B (zh) * 2014-11-03 2015-10-28 广东电网有限责任公司电力科学研究院 一种表征镍基高温合金中γ/γ′相晶格错配度的方法
US9632066B2 (en) 2015-04-09 2017-04-25 Ut-Battelle, Llc Open port sampling interface
US9916965B2 (en) * 2015-12-31 2018-03-13 Kla-Tencor Corp. Hybrid inspectors

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI808308B (zh) * 2019-03-28 2023-07-11 日商理學股份有限公司 穿透型小角度散射裝置
US11754515B2 (en) 2019-03-28 2023-09-12 Rigaku Corporation Transmissive small-angle scattering device

Also Published As

Publication number Publication date
US20190227005A1 (en) 2019-07-25
KR102348995B1 (ko) 2022-01-10
KR20190026789A (ko) 2019-03-13
US10876978B2 (en) 2020-12-29
DE112017003580T5 (de) 2019-05-09
WO2018012527A1 (ja) 2018-01-18
JP6864888B2 (ja) 2021-04-28
CN109313145A (zh) 2019-02-05
TWI755409B (zh) 2022-02-21
JPWO2018012527A1 (ja) 2019-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW201807407A (zh) Ｘ射線檢查裝置、ｘ射線薄膜檢查方法及搖擺曲線測定方法
JP6815401B2 (ja) 高アスペクト比構造向けｘ線スキャタロメトリ計量
KR102495770B1 (ko) Ｘ-선 산란계측 시스템들을 위한 전체 빔 계측
JP7133030B2 (ja) Ｘ線依拠計測システムの校正及びアライメント用多層ターゲット
JP7308233B2 (ja) 小角ｘ線散乱計測計
CN110603435A (zh) 利用x射线散射测量术对深层结构进行工艺监测
JP2023178307A (ja) 透過型小角ｘ線散乱計量システム及び方法
KR102300470B1 (ko) 소각 x선 산란 측정법을 위한 x선 줌 렌즈
TW201945726A (zh) 用於即時量測控制之方法及系統
CN109155266B (zh) 用于使用束轮廓反射法于tsv结构中测量性质的设备及方法
TWI749029B (zh) 複合檢查系統
US20240077435A1 (en) Small-angle x-ray scatterometry
US11079345B2 (en) X-ray inspection device
Fewster Advances in the structural characterisation of semiconductor crystals by X-ray scattering methods
JP7134427B2 (ja) 結晶格子面分布測定方法
JPH04218754A (ja) Ｘ線回折顕微法装置